專利名稱：一種全自動加熱器疏水加氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力及動力工程控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種全自動加熱器疏水加氧裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的超(超)臨界火力發(fā)電機(jī)組直流鍋爐水汽循環(huán)系統(tǒng)和高壓加熱器疏水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分別如圖I和圖2所示。如圖I所示，在直流鍋爐中，除氧器的給水經(jīng)給水泵升壓后，順序地流經(jīng)高壓加熱 器管程、省煤器、水冷壁系統(tǒng)，完成給水的加熱、蒸發(fā)，并經(jīng)過三級過熱器等受熱面變成過熱蒸汽送出鍋爐，進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸做功，做完功的冷再熱蒸汽返回鍋爐再熱器(即末級再熱器)重新升溫變?yōu)闊嵩贌嵴羝?，繼而順序進(jìn)入汽輪機(jī)中壓缸和低壓缸做功，排汽進(jìn)入凝汽器冷凝，然后經(jīng)凝汽器熱井中匯合的凝結(jié)水、疏水以及外界補(bǔ)給水經(jīng)凝結(jié)水泵送往凝結(jié)水精處理裝置、軸封加熱器、低壓加熱器后進(jìn)入除氧器，再次依靠給水泵的動力進(jìn)行下一個循環(huán)。高壓加熱器殼程為汽輪機(jī)排出的部分高溫蒸汽，利用高溫蒸汽對管程中的給水進(jìn)行加熱。該部分高溫蒸汽釋放一部分熱量后變?yōu)橐后w，以疏水的形式返回至除氧器內(nèi)，并與其中的給水混合進(jìn)行后續(xù)的循環(huán)。高壓加熱器的疏水采用逐級自流方式。如圖2所示，高壓加熱器一般為串連設(shè)置的三級高壓加熱器，每級高壓加熱器可由單個高壓加熱器或并聯(lián)設(shè)置的多組高壓加熱器組成。高壓加熱器疏水系統(tǒng)的特定處理工藝導(dǎo)致該系統(tǒng)的流動加速腐蝕(FAC)，這種腐蝕是在特定的水汽溫度區(qū)間、高流速、特定化學(xué)工況下(還原性處理和全揮發(fā)處理)發(fā)生的，此時，疏水介質(zhì)的氧化還原電位(ORP)很低(小于0)，溫度在常溫到300°C之間區(qū)域，水與碳鋼通過電化學(xué)反應(yīng)生成疏松的四氧化三鐵磁性氧化膜，無法使金屬進(jìn)入鈍化區(qū)生成致密的氧化鐵保護(hù)膜。流動加速腐蝕使疏水中鐵的含量高，這種四氧化三鐵膜的溶解度在大約150 V -200 V溶解度最大，且具有較強(qiáng)的磁性，在一些鐵磁性材質(zhì)的閥門和孔洞處，如高壓加熱器疏水閥(在#1高壓加熱器、#2高壓加熱器和#3高壓加熱器殼程出口均設(shè)有疏水閥)、減溫水調(diào)節(jié)閥、取樣閥等處形成沉積和周期性堵塞，對機(jī)組的調(diào)節(jié)性能造成影響。目前的加氧處理主要是針對給水的加氧處理，還未有針對疏水的加氧處理的相關(guān)
報(bào)道。因此，為了定向解決高壓加熱器系統(tǒng)FAC問題，防止高壓加熱器疏水閥堵塞，既提升
疏水氧化還原電位，又不至于有過多氧進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，探索實(shí)用新型一種新型的全自動安
全經(jīng)濟(jì)的鍋爐高壓加熱器汽側(cè)(疏水)加氧裝置及方法，將具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效.、/.
Mo

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種全自動加熱器疏水加氧裝置，避免疏水對高壓加熱器疏水閥的周期性堵塞，且該裝置可實(shí)現(xiàn)加氧的全自動控制，采樣點(diǎn)布置全面合理，加氧流量調(diào)節(jié)靈敏、控制方便，溶解氧及氧化還原電位目標(biāo)值控制穩(wěn)定，并設(shè)有報(bào)警和保護(hù)程序，無需人工干預(yù)，安全經(jīng)濟(jì)。一種全自動加熱器疏水加氧裝置，包括PLC ；壓力檢測裝置，采集疏水加氧點(diǎn)處的壓力信號，并將該壓力信號傳輸給PLC;溶氧量檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的溶氧量并將溶氧量信號傳輸給PLC ；氧化還原電位檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的氧化還原電位并將氧化還原電位信號傳輸給 PLC ；氫電導(dǎo)檢測裝置，米集檢測點(diǎn)的氫電導(dǎo)并將氫電導(dǎo)信號傳輸給PLC ； 流量控制器，與氧氣源相連并根據(jù)PLC指令控制疏水加氧點(diǎn)的加氧流量。PLC接收壓力檢測裝置的壓力信號、溶氧量檢測裝置的溶氧量信號、氧化還原電位檢測裝置的氧化還原電位信號以及氫電導(dǎo)檢測裝置的氫電導(dǎo)信號并進(jìn)行分析，同時向流量控制器發(fā)出控制指令，由流量控制器實(shí)現(xiàn)對加氧點(diǎn)加氧流量的控制。通過對溶氧量的檢測可以了解疏水中氧氣的含量，進(jìn)而可以確定需要加入的氧氣的流量；通過對氧化還原電位的實(shí)時檢測，可以了解氧化膜的形成狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)加氧量，可以對Fe離子濃度以及氧化膜的形成狀態(tài)進(jìn)行控制，使其形成致密的氧化鐵保護(hù)膜；通過對氫電導(dǎo)的實(shí)時檢測，可以了解水汽品質(zhì)狀況及其對管路腐蝕的影響程度，對加氧量進(jìn)行極限控制。通過對溶氧量、氫電導(dǎo)和氧化還原電位的系統(tǒng)控制，在保證管壁形成致密氧化鐵保護(hù)膜的同時，盡可能降低過多氧氣對管路造成的腐蝕。本實(shí)用新型的加熱器為火力發(fā)電機(jī)組直流鍋爐水汽循環(huán)系統(tǒng)中管程串聯(lián)在除氧器出水口和省煤器入水口之間的三個高壓加熱器；三個高壓加熱器的殼程也依次串聯(lián)，分別為#1高壓加熱器、#2高壓加熱器和#3高壓加熱器，各個高壓加熱器的殼程入口分別接火力發(fā)電機(jī)組中的汽輪機(jī)的各級抽氣，最后一個高壓加熱器的殼程出口回接除氧器的入水□。為進(jìn)一步避免堵塞高壓加熱器殼程出口管路上的疏水閥，一般將加氧點(diǎn)設(shè)置在汽輪機(jī)與#1高壓加熱器殼程進(jìn)口之間的管路上，加入的氧與一級抽氣混合，此時，壓力檢測裝置采集的壓力信號即為從汽輪機(jī)出來的一級抽氣的壓力信號。為便于控制，所述的流量控制器為質(zhì)量流量控制器，質(zhì)量流量控制器的流量信號輸出端與PLC輸入端相連。采用質(zhì)量流量控制器可對檢測點(diǎn)的流量值進(jìn)行檢測并可將檢測信息傳輸給PLC，同時可根據(jù)PLC的反饋指令對加氧流量進(jìn)行控制，提高了加氧流量控制的穩(wěn)定性。另一種優(yōu)選的技術(shù)方案為所述的氧氣源與質(zhì)量流量控制器之間的管路上設(shè)有電接點(diǎn)壓力表，電接點(diǎn)壓力表的信號輸出端與PLC輸入端相連。在電接點(diǎn)壓力表內(nèi)設(shè)定壓力范圍(具體根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備而定)，當(dāng)加氧裝置管路壓力過大或過小時，系統(tǒng)發(fā)出音頻報(bào)警，及時調(diào)整壓力符合加氧控制要求當(dāng)壓力過大時，控制系統(tǒng)可通過設(shè)置減壓閥調(diào)整壓力至控制要求內(nèi)，保證加氧順利進(jìn)行；當(dāng)壓力過小時，控制系統(tǒng)調(diào)整壓力至控制要求，經(jīng)調(diào)整后壓力扔過小時可考慮人工更換氧氣鋼瓶，保證加氧順利進(jìn)行。為保證加氧裝置加氧操作的順利進(jìn)行，加氧裝置管路內(nèi)氧氣的壓力需要大于加氧點(diǎn)處管路內(nèi)一級抽氣的壓力，為避免由于壓力過小頻繁更換氧氣源鋼瓶，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述的電接點(diǎn)壓力表與質(zhì)量流量控制器之間的管路上設(shè)有依次串連設(shè)置的氣體增壓泵、緩沖罐和減壓閥；所述的減壓閥設(shè)于所述緩沖罐與質(zhì)量流量控制器之間的管路上；所述的氣體增壓泵受控于所述PLC。實(shí)際運(yùn)行時，根據(jù)一級抽氣運(yùn)行的最大壓力，通過PLC設(shè)定氣體增壓泵的壓力閾值，壓力閾值一般大于一級抽氣的最大壓力；當(dāng)氧氣源的壓力大于氣體增壓泵內(nèi)設(shè)定的壓力閾值時，氣體增壓泵處于通路狀態(tài)，氧氣直接通過，經(jīng)過減壓閥控制氣壓穩(wěn)定在設(shè)定的范圍，然后進(jìn)行加氧操作；當(dāng)氧氣源的壓力小于氣體增壓泵設(shè)定的壓力閾值時，氣體增壓泵處于增壓狀態(tài)，對氧氣源出來的氧氣先進(jìn)行增壓，增壓后的氧氣進(jìn)入緩沖罐中，經(jīng)過減壓閥控制氣壓穩(wěn)定在設(shè)定的范圍，然后進(jìn)行加氧操作。緩沖罐的設(shè)置保證系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，避免壓力的改變而頻繁的開啟氣體增壓泵進(jìn)行增壓作業(yè)，提高了氣體增壓泵的使用壽命，同時保證了加氧操作的穩(wěn)定進(jìn)行。分別以上述三種技術(shù)方案為基礎(chǔ)，形成三種進(jìn)一步優(yōu)選的方案，其中所述的質(zhì)量流量控制器與加氧點(diǎn)之間的管路上設(shè)有兩條并聯(lián)的管路，其中一條管路上串聯(lián)有第一流量計(jì)和控制第一流量計(jì)的第一調(diào)節(jié)閥，另一條管路上串聯(lián)有第二流量計(jì)以及控制第二流量計(jì)的第二調(diào)節(jié)閥。所述的第一流量計(jì)為大氧氣流量計(jì)，第一調(diào)節(jié)閥為大流量調(diào)節(jié)閥；所述的第二流量計(jì)為小氧氣流量計(jì)，第二調(diào)節(jié)閥為小流量調(diào)節(jié)閥。設(shè)置大小氧氣流量計(jì)，方便了現(xiàn)場工人的讀數(shù)和控制，彌補(bǔ)了質(zhì)量流量控制器遠(yuǎn)程控制的不足。·為便于實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的裝置可根據(jù)不同采集點(diǎn)對水質(zhì)以及溶氧量進(jìn)行綜合控制，可設(shè)置多個檢測頭，一種優(yōu)選的技術(shù)方案為所述的溶氧量檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口以及末級過熱器出口的管路上；所述的氫電導(dǎo)檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于末級過熱器出口、#1高壓加熱器殼程出口以及#3高壓加熱器殼程出口的管路上；所述的氧化還原電位檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口的管路上。例如，當(dāng)需要確定高壓加熱器內(nèi)疏水加氧流量時，需要檢測一級抽氣壓力和#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量；同時為了解進(jìn)入除氧器中的溶氧量，便于進(jìn)行加氧自動調(diào)節(jié)保護(hù)控制，此時，需要檢測#3高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量；在水質(zhì)惡化情況下(氫電導(dǎo)達(dá)到上限)，為防止加氧過量對系統(tǒng)造成損害，則需要進(jìn)行加氧自動調(diào)節(jié)報(bào)警控制，此時，需要檢測末級過熱器出口、#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口水樣的氫電導(dǎo)。同時，為防止由于高溫環(huán)境，氧氣的過多加入會對低溫過熱器、屏式過熱器、末級過熱器和末級再熱器的管壁造成負(fù)面影響，需要檢測末級過熱器出口的溶氧量。為進(jìn)一步避免氧氣過多加入對低溫過熱器、屏式過熱器和末級過熱器的負(fù)面影響，作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的氫電導(dǎo)檢測裝置還包括設(shè)于汽水分離器出口的管路上的檢測頭；所述的溶氧量檢測裝置還包括設(shè)于汽水分離器出口的管路上的檢測頭。同時檢測汽水分離器出口以及末級過熱器出口的溶氧量和氫電導(dǎo)，對低溫過熱器、屏式過熱器和末級過熱器進(jìn)行雙端控制，進(jìn)一步減少了因加氧過多造成對低溫過熱器、屏式過熱器和末級過熱器的負(fù)面影響。所述的PLC帶有報(bào)警裝置。報(bào)警裝置的設(shè)置，使得當(dāng)疏水中水質(zhì)惡化、過多溶氧進(jìn)入末級過熱器或者管路壓力過大或者過小時，PLC能夠在自動調(diào)整的同時，提醒現(xiàn)場工作人員查看，大大提高了管路循環(huán)的安全性和穩(wěn)定性。利用本實(shí)用新型全自動加熱器疏水加氧裝置對加熱器疏水進(jìn)行加氧控制時，調(diào)節(jié)精確，能根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化及時有效調(diào)整加氧量，平穩(wěn)控制疏水溶氧量和氧化還原電位；同時輔以報(bào)警和保護(hù)命令，保證OT工況下機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。具體過程包括(I)預(yù)先設(shè)定#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值D0;設(shè)定#3高壓加熱器殼程出口疏水的氧化還原電位的上限值ORPl ；設(shè)定#3高壓加熱器殼程出口疏水的氧化還原電位的下限值0RP2 ；然后檢測#3高壓加熱器殼程出口疏水的氧化還原電位ORP，并對預(yù)先設(shè)定的#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值DO進(jìn)行如下調(diào)整(i)當(dāng)0RP2 < ORP < ORPl時，按照預(yù)先設(shè)定的#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶
氧量目標(biāo)值DO進(jìn)入步驟⑵；(ii)當(dāng)ORP彡ORPl時，減小#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值D0，直至 0RP2 < ORP < ORPl，回到步驟(i)；(iii)當(dāng)ORP彡0RP2時，增大#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值D0，直至 0RP2 < ORP < ORPl，回到步驟(i)；(2)檢測#1高壓加熱器殼程入口處一級抽氣的壓力，根據(jù)一級抽氣壓力以及步驟
(I)最終得到的預(yù)先設(shè)定的#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值DO計(jì)算得到疏水加氧點(diǎn)的加氧流量；所述的疏水加氧點(diǎn)的加氧流量與一級抽氣壓力之間的關(guān)系為FLOff02 = O. 151L/hX (kXPressure+b)+0. 625L/h其中，F(xiàn)LOWq2為疏水加氧點(diǎn)的加氧流量，L/h pressure為一級抽氣壓力，MPa ；k為相關(guān)系數(shù)，MPa—1 ；b為相關(guān)系數(shù)，k和b兩者由預(yù)先設(shè)定的#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值DO確定；(3)按照計(jì)算得到的加氧流量對疏水加氧點(diǎn)進(jìn)行加氧操作。加氧操作過程中，由于一級抽氣壓力在不斷變化，導(dǎo)致#1高壓加熱器殼程出口疏水溶氧量實(shí)際值與#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值DO存在偏差，此時，需要實(shí)時檢測實(shí)際#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量，當(dāng)#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量實(shí)測值與預(yù)先設(shè)定的#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值DO有偏差時，利用比例-積分-微分控制(PID偏差調(diào)節(jié))，對加氧操作進(jìn)行微調(diào)，直至#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量的實(shí)測值與預(yù)先設(shè)定的#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值DO —致。由于汽水的循環(huán)使用，因腐蝕溶解的金屬阻離子越來越多，造成給水和疏水水質(zhì)惡化，為防止繼續(xù)加氧造成水質(zhì)進(jìn)一步惡化對低溫過熱器、屏式過熱器、末級過熱器和末級再熱器的不良影響，一種優(yōu)選的技術(shù)方案為在步驟(I)中同時設(shè)定氫電導(dǎo)上限值h±r ;實(shí)時采集不同檢測點(diǎn)的氫電導(dǎo)數(shù)據(jù)，構(gòu)成氫電導(dǎo)檢測數(shù)據(jù)集合，該集合包括如下元素末級過熱器出口水樣的氫電導(dǎo)Ha、#1高壓加熱器殼程出口疏水的氫電導(dǎo)Hb和#3高壓加熱器殼程出口疏水的氫電導(dǎo)H。；并將氫電導(dǎo)檢測數(shù)據(jù)集合中的元素與對比，然后做如下處理若氫電導(dǎo)檢測數(shù)據(jù)集合中任意兩個元素的值均大于時，進(jìn)行報(bào)警，同時停止加氧操作，直至上述兩個元素中至少一個小于，恢復(fù)步驟(2)中疏水加氧點(diǎn)的加氧流量。為進(jìn)一步降低由于水質(zhì)進(jìn)一步惡化對低溫過熱器、屏式過熱器、末級過熱器和末級再熱器造成的不良影響，作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案所述的氫電導(dǎo)檢測數(shù)據(jù)集合中還包括汽水分離器出口水樣的氫電導(dǎo)Hd。對高壓加熱器中疏水的加氧處理，一方面是為了使高壓加熱器疏水管道(殼程)內(nèi)壁能形成氧化膜，保護(hù)其不受腐蝕，防止堵塞疏水閥；另一方面，應(yīng)該防止由于高溫環(huán)境，氧氣的過多加入會對低溫過熱器、屏式過熱器、末級過熱器和末級再熱器的管壁造成負(fù)面影響，所以一種優(yōu)選的技術(shù)方案為在步驟(I)中同時設(shè)定不同檢測點(diǎn)溶氧量上限值，構(gòu)成溶氧量上限值集合，該集合中包括如下元素末級過熱器出口水樣的溶氧量上限值、#1高壓加熱器殼程出口疏水溶氧量上限值、#3高壓加熱器殼程出口疏水溶氧量上限值；然后實(shí)時采集不同檢測點(diǎn)的溶氧量檢測數(shù)據(jù)，構(gòu)成溶氧量檢測數(shù)據(jù)集合，該集合中包括如下元素末級過熱器出口水樣的溶氧量、#1高壓加熱器殼程出口的溶氧量和#3高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量，溶氧量檢測數(shù)據(jù)集合中的元素與溶氧量上限值集合中的元素一一對應(yīng)；對溶氧量檢測數(shù)據(jù)集合的數(shù)據(jù)作如下處理當(dāng)溶氧量檢測數(shù)據(jù)集合中任意一個元素的值大于其在溶氧量上限值集合中對應(yīng)的上限值時，進(jìn)行報(bào)警，同時調(diào)小疏水加氧點(diǎn)的加氧流量，直至該元素的值小于其在溶氧量上限值集合中對應(yīng)的上限值，恢復(fù)步驟(2)中的疏水的加 氧流量。為進(jìn)一步降低由于高溫環(huán)境，氧氣的過多加入會對低溫過熱器、屏式過熱器、末級過熱器和末級再熱器的管壁造成負(fù)面影響，作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案步驟(I)中所述的溶氧量上限值集合中還包括汽水分離器出口水樣的溶氧量的上限值，所述的溶氧量檢測數(shù)據(jù)集合中還包括汽水分離器出口水樣的溶氧量。本實(shí)用新型在高壓加熱器設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料無法改變的情況下抑制FAC，通過改變高壓加熱器殼程的處理方式(改變水工況)，從還原性氣氛轉(zhuǎn)化為氧化性氣氛(加氧處理)，將原有的磁性四氧化三鐵膜變成為致密的三氧化二鐵保護(hù)膜，達(dá)到抑制流動加速腐蝕的目的，解決了疏水閥堵塞的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的全自動加熱器疏水加氧裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)加氧的全自動控制，采樣點(diǎn)布置全面合理，采用智能自動加氧控制技術(shù)，加氧流量調(diào)節(jié)靈敏、控制方便，溶解氧及氧化還原電位目標(biāo)值控制穩(wěn)定，并設(shè)有報(bào)警和保護(hù)程序，無需人工干預(yù)，安全經(jīng)濟(jì)。本實(shí)用新型采用疏水加氧處理(OT)方式，通過全智能控制加氧技術(shù)，以一級抽氣壓力為前饋輔助比例-積分-微分控制(PID偏差調(diào)節(jié))對疏水進(jìn)行微量加氧，進(jìn)而改變水汽接觸界面氧化膜的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，使氧化膜更加堅(jiān)固致密，減輕甚至杜絕疏水系統(tǒng)FAC的發(fā)生，從而解決疏水系統(tǒng)水流加速腐蝕的難題，延長設(shè)備使用壽命、節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本實(shí)用新型采用全智能控制火電廠大容量超臨界機(jī)組高壓加熱器殼程內(nèi)疏水加氧裝置，在避免了全揮發(fā)處理容易引起的問題，同時具有以下優(yōu)點(diǎn)I、采用傳統(tǒng)的給水加氧處理會出現(xiàn)過量的氧進(jìn)入主蒸汽而誘發(fā)過熱器氧化皮的問題，而高壓加熱器殼程(疏水)加氧處理更有針對性，能定向解決高壓加熱器疏水閥堵塞等問題。2、傳統(tǒng)AVT工況下，機(jī)組運(yùn)行一段時間后，高壓加熱器疏水閥堵塞明顯；采用本實(shí)用新型的OT工況運(yùn)行后，高壓加熱器疏水閥長期正常運(yùn)行。3、傳統(tǒng)AVT工況下，疏水Fe濃度較大；在本實(shí)用新型的OT工況下，隨著疏水氧化還原電位(ORP)的上升，F(xiàn)e濃度明顯下降。4、采用智能自動加氧控制技術(shù)，以及抽氣壓力為前饋輔助比例-積分-微分控制(PID偏差調(diào)節(jié))，對疏 水進(jìn)行微量加氧，調(diào)節(jié)品質(zhì)精確，能根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化及時有效調(diào)整加氧量，平穩(wěn)控制疏水溶氧量和ORP ;同時輔以報(bào)警和保護(hù)命令，保持OT工況下機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)中鍋爐運(yùn)行系統(tǒng)圖；圖2為本實(shí)用新型全自動加熱器疏水加氧裝置的加氧點(diǎn)和檢測點(diǎn)分布圖；圖3為本實(shí)用新型全自動加熱器疏水加氧裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面以現(xiàn)有的鍋爐水汽循環(huán)系統(tǒng)為例，對本實(shí)用新型的全自動加熱器疏水加氧裝置以及方法作進(jìn)一步說明如圖2所示，本發(fā)明的加熱器為管程串聯(lián)在除氧器出水口和省煤器入水口之間的三個高壓加熱器；三個高壓加熱器的殼程也依次串聯(lián)，分別為#1高壓加熱器、#2高壓加熱器和#3高壓加熱器。汽輪機(jī)出口有三級抽氣分別進(jìn)入#1高壓加熱器、#2高壓加熱器和#3高壓加熱器的殼程轉(zhuǎn)為疏水，高壓加熱器殼程內(nèi)的疏水逐級自流進(jìn)入除氧器，然后經(jīng)除氧器進(jìn)入高壓加熱器的管程內(nèi)。其中，三級抽氣中進(jìn)入#1高壓加熱器殼程的抽氣為一級抽氣，進(jìn)入#2高壓加熱器殼程的抽氣為二級抽氣，進(jìn)入#3高壓加熱器殼程的抽氣為三級抽氣。一級抽氣經(jīng)過#1高壓加熱器殼程轉(zhuǎn)化為#1高壓加熱器疏水，#1高壓加熱器疏水經(jīng)#1高壓加熱器殼程出口進(jìn)入#2高壓加熱器殼程，與二級抽氣混合，經(jīng)過#2高壓加熱器殼程后轉(zhuǎn)變?yōu)?2高壓加熱器疏水，#2高壓加熱器疏水由#2高壓加熱器殼程出口進(jìn)入#3高壓加熱器殼程內(nèi)，與三級抽氣混合后轉(zhuǎn)變?yōu)?3高壓加熱器疏水，#3高壓加熱器疏水經(jīng)#3高壓加熱器殼程出口回流至除氧器中。其中，加氧點(diǎn)設(shè)置在#1高壓加熱器殼程進(jìn)口管路上，取樣點(diǎn)分別設(shè)置在#1高壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥和#3高壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥處。如圖3為本實(shí)用新型的全自動加熱器疏水加氧裝置，包括流量檢測裝置I、溶氧量檢測裝置2、氧化還原電位檢測裝置3、氫電導(dǎo)檢測裝置4、電接點(diǎn)壓力表5、流量控制器6、第一流量計(jì)7、第一調(diào)節(jié)閥8、第二流量計(jì)9、第二調(diào)節(jié)閥10以及PLC。壓力檢測裝置I用于檢測高壓加熱器殼程進(jìn)口管路內(nèi)一級抽氣的壓力并將一級抽氣壓力信號傳輸給PLC ;溶氧量檢測裝置2可選用常規(guī)的溶氧表，用于連續(xù)在線采集檢測點(diǎn)的溶氧量并將溶氧量信號傳輸給PLC ;氧化還原電位檢測裝置3為常規(guī)的氧化還原電位表，用于連續(xù)在線采集檢測點(diǎn)的氧化還原電位并將氧化還原電位信號傳輸給PLC ;氫電導(dǎo)檢測裝置4為常規(guī)的氫導(dǎo)表，用于連續(xù)在線采集檢測點(diǎn)的氫電導(dǎo)并將氫電導(dǎo)信號傳輸給PLC ;電接點(diǎn)壓力表5設(shè)于氧氣源12的輸出管路上,其信號輸出端與PLC輸入端相連,用于連續(xù)在線檢測氧氣管路的壓力，并將壓力信號輸入給PLC ;流量控制器6為質(zhì)量流量控制器，其流量信號輸出端與PLC輸入端相連，用于連續(xù)在線采集氧氣管路的加氧流量，同時將檢測的加氧流量信號輸出給PLC，然后根據(jù)PLC反饋指令對加氧流量進(jìn)行控制。質(zhì)量流量控制器與疏水的加氧點(diǎn)之間的管路上設(shè)有兩條并聯(lián)的管路，其中一條管路上串聯(lián)有第一流量計(jì)7和控制第一流量計(jì)7的第一調(diào)節(jié)閥8，另一條管路上串聯(lián)有第二流量計(jì)9以及控制第二流量計(jì)9的第二調(diào)節(jié)閥10。第一流量計(jì)7、第二流量計(jì)9均可選擇常見的多種氣體流量計(jì)，且第一流量計(jì)7為大氧氣流量計(jì)，第二流量計(jì)9為小氧氣流量計(jì)，用于現(xiàn)場檢測加氧流量，當(dāng)加氧流量較大時，啟用大氧氣流量計(jì)，加氧流量較小時，啟動小氧氣流量計(jì)，便于現(xiàn)場人員觀察和讀數(shù)；第一調(diào)節(jié)閥8和第二調(diào)節(jié)閥10分別用于控制第一流量計(jì)7和第二流量計(jì)9。 溶氧量檢測裝置設(shè)有4個檢測頭，4個檢測頭分別設(shè)于在#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口、汽水分離器出口和末級過熱器出口的管路上，用于檢測在#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口疏水以及汽水分離器出口和末級過熱器出口水樣中的溶氧量。氫電導(dǎo)檢測裝置包括4個檢測頭，4個檢測頭分別設(shè)于#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口、汽水分離器和末級過熱器出口的管路上，用于檢測#1高壓加熱器殼程出口疏水、#3高壓加熱器殼程出口疏水、汽水分離器和末級過熱器出口水樣中的氫電導(dǎo)。氧化還原電位檢測裝置設(shè)有2個檢測頭，分別設(shè)于#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口的管路上，用于檢測#1高壓加熱器殼程出口和#3高壓加熱器殼程出口 疏水中的氧化還原電位。其中，汽水分離器出口的溶氧量檢測頭和氫電導(dǎo)檢測頭在某些情況下也可省略。例如，有些給水加氧系統(tǒng)中，已經(jīng)在汽水分離器出口設(shè)置溶氧量檢測頭和氫電導(dǎo)檢測頭，此時疏水加氧系統(tǒng)中可省略溶氧量檢測頭和氫電導(dǎo)檢測頭的重復(fù)設(shè)置。PLC上設(shè)有音頻報(bào)警器，當(dāng)PLC檢測到控制參數(shù)出現(xiàn)異常時，PLC自動報(bào)警，并采取相應(yīng)控制措施。利用上述裝置對圖2所示水汽系統(tǒng)的疏水進(jìn)行加氧控制，方法步驟如下(I)預(yù)先設(shè)定#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值D0，例如DO為40ug/L ；(2)檢測一級抽氣壓力，例如一級抽氣壓力為6MPa，根據(jù)一級抽氣壓力以及#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值計(jì)算得到質(zhì)量流量控制器開度不同疏水的溶氧量目標(biāo)值下，一級抽氣壓力與質(zhì)量流量控制器開度的相關(guān)性為當(dāng)目標(biāo)值DO = 60ug/L 時，KD = I. 54MPa_1Pressure-2. 28當(dāng)目標(biāo)值DO = 50ug/L 時，KD = I. 28MPa_1Pressure-l. 90當(dāng)目標(biāo)值DO = 40ug/L 時，KD = I. 03MPa_1Pressure-l. 52當(dāng)目標(biāo)值DO = 30ug/L 時，KD = O. 77MPa_1Pressure-l. 14當(dāng)目標(biāo)值DO = 20ug/L 時，KD = O. 5IMPa-1Pressure-O. 76然后根據(jù)質(zhì)量流量控制器開度可以得到加氧流量，質(zhì)量流量控制器開度與加氧流量的相關(guān)性為FLOff02 = O. 151L/h KD+0. 625L/h (O ^ KD ^ 100, % )其中D0為#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值，μ g/L ；KD為質(zhì)量流量控制器開度，％ pressure為一級抽氣壓力，MPa ；FLOff02為加氧流量，L/h。步驟(I)中，為了自動控制ORP在合理范圍內(nèi)，控制Fe濃度在較低范圍內(nèi)，設(shè)定#1高壓加熱器殼程出口疏水的氧化還原電位的上限值ORP1 (上限值可選擇180-200 μ g/L中的一個數(shù)值，具體可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)確定)，以及氧化還原電位的下限值0RP2(下限值可選擇80-100 μ g/L中的一個數(shù)值，具體可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)確定)當(dāng)實(shí)際檢測的#3高壓加熱器殼程出口疏水的ORP達(dá)到上限值ORP1時，自動控制程序根據(jù)實(shí)際檢測的#3高壓加熱器殼程出口疏水的ORP的大小自動調(diào)整#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值(溶氧目標(biāo)值下調(diào)5 μ g/L)，程序繼而及時自動調(diào)整質(zhì)量流量控制器開度，調(diào)整加氧量，使#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧濃度與#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值一致。當(dāng)實(shí)際檢測的#3高壓加熱器殼程出口疏水的ORP達(dá)到下限值ORP2時，自動控制程序根據(jù)實(shí)際檢測的#3高壓加熱器殼程出口疏水的ORP的大小自動調(diào)整#3高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值(溶氧目標(biāo)值上調(diào)5 μ g/L)，程序繼而及時自動調(diào)整質(zhì)量流量控制器開度，調(diào)整加氧量，使#1高壓加熱器殼程出口溶氧濃度與目標(biāo)值一致。當(dāng)ORP2 < ORP < ORP1時，按照預(yù)先設(shè)定的#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值進(jìn)入步驟(2)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化時，一級抽氣壓力會出現(xiàn)相應(yīng)的變化，此時自動加氧控制系統(tǒng)會自動根據(jù)一級抽氣壓力的大小調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制器的開度，保證疏水中溶解氧的精確性和穩(wěn)定性；若此時實(shí)時檢測實(shí)際#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量與預(yù)先設(shè)定的#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值有偏差時，利用比例-積分-微分控制(PID偏差調(diào)節(jié))，對加氧操作進(jìn)行微調(diào)，直至#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量的實(shí)測值與預(yù)先設(shè) 定的#1高壓加熱器殼程出口疏水的溶氧量目標(biāo)值一致；PID偏差調(diào)節(jié)過程中參數(shù)的設(shè)定可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行確定。在水質(zhì)惡化情況下，為防止加氧對系統(tǒng)造成損害，設(shè)置氫電導(dǎo)上限報(bào)警方法如下設(shè)置#1高壓加熱器殼程出口疏水的氫電導(dǎo)上限值(上限值可選取O. 15-0. 20 μ s/cm的一個數(shù)值，根據(jù)實(shí)際情況確定)、設(shè)置#3高壓加熱器殼程出口疏水的氫電導(dǎo)上限值(上限值可選取O. 15-0. 20 μ s/cm的一個數(shù)值，根據(jù)實(shí)際情況確定)、汽水分離器出口水樣的氫電導(dǎo)上限值(上限值可選取O. 15-0. 20 μ s/cm的一個數(shù)值，根據(jù)實(shí)際情況確定)以及末級過熱器出口水樣的氫電導(dǎo)上限值(上限值可選取O. 15-0. 20 μ s/cm的一個數(shù)值，根據(jù)實(shí)際情況確定)，當(dāng)#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口、汽水分離器出口和末級過熱器出口的氫電導(dǎo)表中任意兩個表的測得的氫電導(dǎo)值達(dá)到其相應(yīng)上限值時，PLC系統(tǒng)發(fā)出音頻報(bào)警，自動加氧系統(tǒng)及時根據(jù)水質(zhì)調(diào)整加氧策略當(dāng)任意兩個氫電導(dǎo)達(dá)到上限值時，控制系統(tǒng)停止加氧，待水質(zhì)恢復(fù)正常，即#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口、水分離器出口和末級過熱器出口四者氫電導(dǎo)表中任意兩個表測得的氫電導(dǎo)值至少有三個值低于上限值時，調(diào)整回原來加氧流量。該控制方法中，選擇當(dāng)任意兩個氫電導(dǎo)達(dá)到上限時才進(jìn)行控制，主要是為防止當(dāng)其中某一個氫導(dǎo)表本身發(fā)生故障時，導(dǎo)致氫電導(dǎo)數(shù)值高于上限值，系統(tǒng)PLC采取錯誤的控制措施對加氧流量進(jìn)行控制對系統(tǒng)帶來的不良影響。為防止壓力過低或過高對加氧操作的不利影響，對電接點(diǎn)壓力表設(shè)定壓力范圍(具體根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備而定)，當(dāng)疏水加氧裝置管路壓力過大或過小時，PLC系統(tǒng)發(fā)出音頻報(bào)警，及時調(diào)整壓力符合加氧控制要求當(dāng)壓力過大時，控制系統(tǒng)調(diào)整壓力至控制要求內(nèi)，保證加氧順利進(jìn)行；當(dāng)壓力過小時，控制系統(tǒng)調(diào)整壓力至控制要求，如果經(jīng)調(diào)整后壓力仍過小，則需要人工更換氧氣鋼瓶，保證加氧順利進(jìn)行。氧氣源一般選用氧氣瓶，如果氧氣瓶壓力小于加氧點(diǎn)處一級抽氣的壓力，加氧操作將無法順利進(jìn)行，需要更換氧氣瓶。為避免頻繁更換氧氣瓶，一般在電接點(diǎn)壓力表與流量控制器之間的管路上依次串連設(shè)置的氣體增壓泵、緩沖罐和減壓閥；氧氣瓶出口端通過管路與氣體增壓泵入口連通，兩者之間的管路上設(shè)有電接點(diǎn)壓力表，氣體增壓泵出口通過管路與緩沖罐入口連通，緩沖罐出口與質(zhì)量流量控制器之間的管路上設(shè)有上述減壓閥，氣體增壓泵受控于PLC。例如，氣體增壓泵由壓縮空氣進(jìn)行驅(qū)動，所需壓縮空氣壓力為O. 6-0. 7MPa。在實(shí)際運(yùn)行過程中，通過PLC參數(shù)設(shè)定，保證氣體增壓泵出口氧氣壓力穩(wěn)定在12. 0-13. OMPa(比一級抽氣壓力6MPa高出4_5MPa的余量，保證疏水加氧操作穩(wěn)定運(yùn)行)。當(dāng)氧氣鋼瓶出口氧氣壓力大于12MPa時，氣體增壓泵為通路管道，氧氣直接通過，經(jīng)過減壓閥控制氣壓穩(wěn)定在10. 0-11. 5MPa ;鋼瓶出口氧氣壓力低于12MPa時，氣體增壓泵為增壓裝置，氧氣經(jīng)氣體增壓泵增壓后經(jīng)過一個緩沖罐，壓力始終穩(wěn)定維持在12. 0-13. OMPa，再經(jīng)過減壓閥控制氣壓穩(wěn)定在10. 0-11. 5MPa，然后通過質(zhì)量流量控制器進(jìn)行調(diào)整，由流量控制器實(shí)現(xiàn)對加氧點(diǎn)加氧流量的控制。為了避免過多溶氧進(jìn)入末級過熱器中，設(shè)置溶氧上限保護(hù)，具體方法為設(shè)定#1高壓加熱器殼程出口水樣溶氧量上限值(具體上限值可選擇50-80 μ g/L中的一個，可根據(jù)具體系統(tǒng)確定)、#3高壓加熱器殼程出口水樣溶氧量上限值(具體上限值可選擇50-80μ g/L中的一個,可根據(jù)具體系統(tǒng)確定)、汽水分離器出口水樣溶氧量上限值 (具體上限值可選擇3-10 μ g/L中的一個，可根據(jù)具體系統(tǒng)確定)和末級過熱器出口水樣溶氧量上限值(具體上限值可選擇50-80 μ g/L中的一個，可根據(jù)具體系統(tǒng)確定)，當(dāng)#1高壓加熱器殼程出口水樣、#3高壓加熱器殼程出口、汽水分離器出口和末級過熱器出口溶氧表中任意一個表計(jì)測得的水樣溶氧量值達(dá)到上限時，PLC發(fā)出音頻報(bào)警；同時根據(jù)溶氧濃度程序及時自動調(diào)整質(zhì)量流量控制器至最低開度(0% _10%，具體根據(jù)儀器設(shè)備而設(shè))，當(dāng)#1高壓加熱器殼程出口水樣、#3高壓加熱器殼程出口、汽水分離器出口和末級過熱器出口溶氧指標(biāo)達(dá)到要求后自動運(yùn)行原來的加氧流量。由于疏水溶解氧量的多少，一方面影響氧化膜的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，控制氧化膜的生產(chǎn)速度；另一方面影響設(shè)備使用壽命、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行，因此在機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時，穩(wěn)定地控制加氧量至關(guān)重要。智能自動加氧控制技術(shù)，一方面能保證質(zhì)量流量控制器進(jìn)、出口壓力的穩(wěn)定，減少波動；另一方面能自動調(diào)節(jié)加氧流量并進(jìn)行流量反饋，根據(jù)實(shí)際要求保證疏水所需穩(wěn)定加氧量。
權(quán)利要求1.一種全自動加熱器疏水加氧裝置，其特征在于，包括 PLC ； 壓力檢測裝置，采集疏水加氧點(diǎn)處的壓力信號，并將該壓力信號傳輸給PLC ; 溶氧量檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的溶氧量并將溶氧量信號傳輸給PLC ； 氧化還原電位檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的氧化還原電位并將氧化還原電位信號傳輸給PLC ； 氫電導(dǎo)檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的氫電導(dǎo)并將氫電導(dǎo)信號傳輸給PLC ; 流量控制器，與氧氣源相連并根據(jù)PLC指令控制疏水加氧點(diǎn)的加氧流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動加熱器疏水加氧裝置，其特征在于，所述的流量控制器為質(zhì)量流量控制器，質(zhì)量流量控制器的流量信號輸出端與PLC輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動加熱器疏水加氧裝置，其特征在于，所述的氧氣源與質(zhì)量流量控制器之間的管路上設(shè)有電接點(diǎn)壓力表，電接點(diǎn)壓力表的信號輸出端與PLC輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全自動加熱器疏水加氧裝置，其特征在于，所述的電接點(diǎn)壓力表與質(zhì)量流量控制器之間的管路上設(shè)有依次串連設(shè)置的氣體增壓泵、緩沖罐和減壓閥；所述的減壓閥設(shè)于所述緩沖罐與質(zhì)量流量控制器之間的管路上；所述的氣體增壓泵受控于所述PLC。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一權(quán)利要求所述的全自動加熱器疏水加氧裝置，其特征在于，所述的質(zhì)量流量控制器與加氧點(diǎn)之間的管路上設(shè)有兩條并聯(lián)的管路，其中一條管路上串聯(lián)有第一流量計(jì)和控制第一流量計(jì)的第一調(diào)節(jié)閥，另一條管路上串聯(lián)有第二流量計(jì)以及控制第二流量計(jì)的第二調(diào)節(jié)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動加熱器疏水加氧裝置，其特征在于，所述的溶氧量檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口以及末級過熱器出口的管路上；所述的氫電導(dǎo)檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于末級過熱器出口、#1高壓加熱器殼程出口以及#3高壓加熱器殼程出口的管路上；所述的氧化還原電位檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于#1高壓加熱器殼程出口、#3高壓加熱器殼程出口的管路上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全自動加熱器疏水加氧裝置，其特征在于，所述的氫電導(dǎo)檢測裝置還包括設(shè)于汽水分離器出口的管路上的檢測頭；所述的溶氧量檢測裝置還包括設(shè)于汽水分離器出口的管路上的檢測頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動加熱器疏水加氧裝置，其特征在于，所述的PLC帶有報(bào)I=I目.O
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種全自動加熱器疏水加氧裝置，包括PLC；壓力檢測裝置，采集加氧點(diǎn)處管路內(nèi)的壓力信號，并將該壓力信號傳輸給PLC；溶氧量檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的溶氧量并將溶氧量信號傳輸給PLC；氧化還原電位檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的氧化還原電位并將氧化還原電位信號傳輸給PLC；氫電導(dǎo)檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的氫電導(dǎo)并將氫電導(dǎo)信號傳輸給PLC；流量控制器，與氧氣源相連并根據(jù)PLC指令控制疏水加氧點(diǎn)的加氧流量。采用本實(shí)用新型的加氧裝置，避免了高壓加熱器殼程管路上疏水閥堵塞的發(fā)生，保持OT工況下機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。
文檔編號F28F19/00GK202671237SQ20122031461
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者劉春紅, 施國忠, 謝尉揚(yáng), 陳統(tǒng)錢, 繆盛華, 王宏義 申請人:浙江浙能能源技術(shù)有限公司